在國內(nèi),由于鈦合金的研究起步較晚,鈦合金的應(yīng)用也很有限,大大限制了鈦合金技術(shù)的發(fā)展。目前,關(guān)于鈦合金的研究深度和廣度都不夠,更沒有規(guī)模應(yīng)用。目前還只局限于兩相鈦合金,還有廣闊的研究空間。隨著鈦工業(yè)的不斷發(fā)展,鈦合金也將越來越受到重視,相信不久的將來,鈦合金就能成功地應(yīng)用于鈦合金重要零件的生產(chǎn)中。
民用鈦材的應(yīng)用前景。目前粉末冶金鈦合金已經(jīng)開始應(yīng)用于新型高性能汽車上,主要用在發(fā)動機系統(tǒng)和底盤上,如在發(fā)動機系統(tǒng)中用鈦合金代替合金鋼和不銹鋼制成閥門、閥簧和連桿等零部件;在底盤上主要用作彈簧、排氣系統(tǒng)、半軸和各種緊固件等。日本豐田汽車公司開發(fā)出一種能有效降低成本的粉末冶金鍛造方法。用該方法制造汽車發(fā)動機鈦氣門可減重40%。進氣門是用Ti-6Al-4V合金通過粉末冶金鍛造工藝制取的,排氣門由復(fù)合材料制造,該復(fù)合材料采用一種新的合金粉末以硼化物為強化劑加工而成,其中TiB強化粉末的體積分?jǐn)?shù)約為5%;基體成分為Ti-6Al-4Sn-4Zn-1Mo-0.2Si-0.3O,這種復(fù)合材料具有優(yōu)異的抗蠕變性能。
汽車應(yīng)用鈦材的好處是不言而喻的,可大大減輕質(zhì)量,降低燃耗,提高工作效率,改善環(huán)境和降低噪音,關(guān)鍵是怎樣才能夠把鈦及其合金零件的成本降低到可以接受的水平。經(jīng)研究,如采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù),其軋制鈦產(chǎn)品的成本是4.4USD/kg,根據(jù)一般的經(jīng)驗,每一個加工步驟都要使其成本翻一番,所以材料費用至少達到17.6USD/kg。軋制產(chǎn)品在制作成最終的機械加工零件之后,其成本要高達44USD/kg。顯然,要用這樣的鈦材來取代常用的相應(yīng)鋼制零件是不可能的。然而,采用粉末冶金鈦材則大不一樣。如果目前可以獲得的海綿鈦細粉或者殘料的價格為4.4~8.8USD/kg,那么凈形或者近凈形壓制坯料的成本就會低于4.4USD/kg;在最小數(shù)量的切削加工之后,連桿等零件的成本就是8.8~11USD/kg。粉末冶金不僅能采用低成本的原材料,而且可以降低機械加工費用,特別是凈形或者近凈形方法是生產(chǎn)尺寸較大、價格較低的汽車零件的有效途徑??梢?,粉末冶金鈦材具有很強的競爭力。
鈦合金TC5: 在350以下穩(wěn)定,在更高的溫度下塑性下降。在熱狀態(tài)下可進行鍛造、沖壓等變形 在350℃以下工作的零件。鈦合金TC9: 熱塑性尚好。機加工性與TC4合金相同??刮g性高。www.diytenantscreening.com熱穩(wěn)定性尚好400℃以下長期工作的零件??芍圃靿簹鈾C盤和葉片。鈦合金TC10: 沖壓性差,熱塑性良好??蛇M行各種形式的焊接,焊接接頭強度可達基體金屬強度90%。機械加工性能與TC4合金相同 。耐蝕性能好。熱穩(wěn)定性較好,熱處理效果顯著,淬透性好 做450℃以下長期工作的零件。
與傳統(tǒng)工藝試錯法相比,采取模擬技術(shù)作為研發(fā)手段可縮短研制周期、降低生產(chǎn)成本、優(yōu)化生產(chǎn)工藝,從而達到提高生產(chǎn)效率和增長經(jīng)濟效益的目的。而鈦合金因價格昂貴、生產(chǎn)周期長,其生產(chǎn)工藝的研究迫切需要模擬技術(shù)來為之開辟捷徑,攻克熱加工溫度范圍窄、工藝—組織—性能關(guān)系復(fù)雜多樣等難題。國內(nèi)外已采用熱模擬技術(shù)和數(shù)值模擬技術(shù)對鈦合金熱變形機制與微觀組織演變開展了大量的研究工作,獲得了力能參數(shù)與工藝參數(shù)、微觀組織關(guān)系等結(jié)果,可起到優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量的作用和效果。但是由于材料性能數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、邊界條件和摩擦參數(shù)難貼近實際、宏觀變量研究未涉及微觀組織變化等因素,因此模擬結(jié)果跟實際生產(chǎn)相比存在一定的誤差。未來鈦合金熱變形機制及微觀組織演變規(guī)律的研究須將物理模擬技術(shù)和數(shù)值模擬技術(shù)有機結(jié)合,建立更加符合實際生產(chǎn)過程的宏觀有限元模型,并將其與微觀組織演變模型耦合,力求模擬結(jié)果不僅能為現(xiàn)場生產(chǎn)提供理論依據(jù),而且能夠定量地指導(dǎo)現(xiàn)場工藝,最終達到實時跟蹤變形過程、控制產(chǎn)品質(zhì)量的目的。